汽機專業(yè)技術交流

汽機專業(yè)技術交流工藝部熱機室2013.03A.規(guī)程規(guī)范、技術標準

B.汽輪機選型

C.汽輪機熱平衡圖

D.機組熱經(jīng)濟指標

E.主要設備選型

A.規(guī)程規(guī)范、技術標準

序號名稱版本號實施日期發(fā)布或編制單位1火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設計手冊87GD東北電力設計院2火力發(fā)電廠汽水管道支吊架設計手冊1983年西北電力設計院3火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設計2000版東北電力設計院4火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設計2006年增補2006年東北電力設計院5發(fā)電廠汽水管道支吊架設計手冊D-ZD20102011.1.1華東電力設計院B.汽輪機選型

1.汽輪機分類

分類類型說明按熱力特性凝汽式汽輪機N如：N50-8.83/535排汽在高度真空狀態(tài)下進入凝汽器凝結成水。背壓式汽輪機B如：B50-8.83/1.3排汽直接用于供熱，沒有凝汽器。當排汽作為其他中低壓汽輪機的工作蒸汽時，成為前置式汽輪機調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機C/CC如：C50-8.83/0.118CC25-8.83/0.98/0.118當汽輪機某級后抽出一定壓力的部分蒸汽對外供熱，其余排汽進入凝汽器。由于熱用戶對供熱蒸汽壓力有一定要求，需要對抽汽供熱壓力進行自動調(diào)節(jié)，故稱為調(diào)節(jié)抽汽。根據(jù)供熱需要，有一次調(diào)整抽汽和兩次調(diào)整抽汽。抽汽背壓式汽輪機CB如：CB25-8.83/0.98具有調(diào)節(jié)抽汽的背壓式汽輪機中間再熱式汽輪機如：N300-16.7/537/537N1000-32/600/620/620進入汽輪機的蒸汽膨脹到某一壓力后，被全部抽出送給鍋爐的再熱器進行再熱，再返回汽輪機繼續(xù)膨脹做功。按進汽參數(shù)低壓汽輪機新蒸汽壓力小于1.5MPa中壓汽輪機如：B6-3.43/0.98新蒸汽壓力小于2-4MPa,2.45MPa以下稱為次中壓高壓汽輪機新蒸汽壓力為6-10MPa，4.9-5.88MPa成次高壓25MW、50MW、100MW高壓汽輪機，進汽參數(shù):8.83/535。100MW為高壓汽輪機，無再熱，如增城電廠;125-135MW,超高壓、中間再熱,如陳塘二期、印尼。超高壓汽輪機新蒸汽壓力12-14MPa。125-200MW，超高壓、中間再熱。13.24/535/535亞臨界汽輪機新蒸汽壓力16-18Mpa。300-600MW，亞臨界、中間再熱。16.7/538/538超臨界汽輪機新蒸汽壓力超過22.2Mpa。24.2/566/566超超臨界汽輪機25-27MPa及以上2.背壓機選型1）背壓式汽輪機為供熱式汽輪機的一種，應用很廣。背壓式汽輪機排汽壓力高，通流部分的級數(shù)少，結構簡單，同時不需要龐大的凝汽器和冷卻水系統(tǒng)，機組輕小，造價低。排汽用于供熱，熱能可得到充分利用，大大減少了熱力循環(huán)的冷源損失，提高了機組的熱效率。根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會建設部文件141號文第13條規(guī)定：“熱電聯(lián)產(chǎn)項目中，優(yōu)先安排背壓型熱電聯(lián)產(chǎn)機組。背壓型機組的發(fā)電裝機容量不計入電力建設控制規(guī)模?！?、根據(jù)國家計委關于進一步做好熱電聯(lián)產(chǎn)項目建設管理工作的通知（計基礎[2003]369號）問規(guī)定：“對有連續(xù)、穩(wěn)定常年熱負荷的熱電廠，原則上應選擇背壓式供熱機組承擔基本熱負荷，由抽汽式供熱機組承擔變動熱負荷。”根據(jù)以上相關規(guī)定同時考慮機組的設計熱負荷情況，規(guī)劃建設背壓機滿足工業(yè)蒸汽需求。2)發(fā)電利用小時數(shù)，工業(yè)背壓機一般7000-8000h，采暖背壓機為采暖期小時數(shù)。3)工業(yè)背壓機排汽壓力的調(diào)節(jié)：汽輪機背壓與外界熱負荷可以想象成一個大的熱網(wǎng)，當外界熱負荷壓力降低時，汽輪機背壓自動降低，這時不用調(diào)整汽輪機進汽量，汽輪機絕對比焓降全部由葉片的能力來消化，轉化成電功率。如果背壓機背壓排汽壓力波動太大，超出汽輪機廠±10%的設計范圍，可以通過改變背壓機背壓排汽壓力變送器壓力設定值，汽輪機變工況運行。當然此時汽輪機偏工況運行會造成汽輪機效率降低，但與通過背壓排汽管道上設置節(jié)流措施經(jīng)濟性要好的多3.300MW級供熱機組選型

1）論文學習：《對于300MW級熱電聯(lián)產(chǎn)機組汽輪機抽汽方式、結構特點及選型的討論》；2）思考題：工業(yè)蒸汽三檔：3.5MPa，30t/h;2.1MPa,150t/h;0.6MPa,90t/h。300MW汽輪機如何實現(xiàn)抽汽？C.汽輪機熱平衡圖1.典型工況的定義規(guī)范依據(jù)：《固定式發(fā)電用汽輪機規(guī)范》GB/T5578a)額定功率或銘牌功率(TRL)（turbineratedload）

額定功率或銘牌功率(TRL)是指在額定的主蒸汽及再熱蒸汽參數(shù)、背壓考慮冷卻介質(zhì)在全年最高溫度下的冷端參數(shù)優(yōu)化，給定補給水率及回熱系統(tǒng)正常投入條件下，扣除非同軸勵磁、潤滑及密封油泵等的功耗，能保證在壽命期內(nèi)任何時間都能安全連續(xù)地在額定功率因數(shù)、額定氫壓下發(fā)電機端輸出的功率。b)最大連續(xù)功率(TMCR)（turbinemaximumcontinuerate）最大連續(xù)功率(TMCR)是指在額定的主蒸汽及再熱蒸汽參數(shù)下，主蒸汽流量與額定功率的進汽量相同，考慮年平均水溫等因素規(guī)定的背壓，補給水率為0％及回熱系統(tǒng)正常投入，扣除非同軸勵磁、潤滑及密封油泵等的功耗，在額定功率因數(shù)、額定氫壓下發(fā)電機端輸出的功率。該功率為保證功率，并能在保證的壽命期內(nèi)安全連續(xù)地運行。c)熱耗率驗收功率(THA)（turbineheatacceptance）熱耗率驗收功率(THA)是指在額定主蒸汽及再熱蒸汽參數(shù)下，主蒸汽流量與額定功率的主蒸汽流量不同，考慮年平均水溫等因素規(guī)定的背壓，補給水率為0％及回熱系統(tǒng)正常投入，扣除非同軸勵磁、潤滑及密封油泵等的功耗，在額定功率因數(shù)、額定氫壓下發(fā)電機端輸出的功率，其值與額定功率相同，并能保證在壽命期內(nèi)安全連續(xù)地運行。該熱耗率一般作為汽輪機驗收保證值。d)閥門全開功率(vwo)（valvewideopen）閥門全開功率(VWO)，或稱最大計算容量是指在調(diào)節(jié)閥全開時(VWO)的進汽量以及在最大連續(xù)功率(TMCR)定義的條件下發(fā)電機端輸出的功率。閥門全開功率(VWO)的進汽量與鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)相匹配。e)四個典型工況的關系：“三點”法則討論：IEC規(guī)定，TMCR工況：3%補水率，額定背壓，額定

功率。比GB中TRL背壓低了，功率一致，相當于標準低了；

IEC中THA工況，0%補水，額定背壓，額定功率，與GB中

THA相同。但現(xiàn)在在做的好多國外工程沒有THA工況，原因？2相關問題總結2.1熱平衡圖的邊界條件：可以查閱汽機協(xié)議。比如：某電廠，給水泵汽輪機效率80%，給水泵效率82%；1、2段抽汽壓損3%，其它各段抽汽壓損5%，再熱蒸汽壓損10％。拿到汽輪機廠提供的熱平衡圖后，應與廠家溝通落實；電泵、汽泵方案要明確；發(fā)電機保證效率是多少，應該有發(fā)電機廠確定后提供給汽機廠，這個效率值很高，所以即使不提供給汽機廠，汽機廠也會參考計算；發(fā)電機輔機如空冷器、氫冷器、潤滑油冷卻器冷卻水溫度也應明確；省煤器入口給水溫度在背壓機熱平衡圖應根據(jù)初步確定鍋爐容量，提供個參考值給汽機廠，因為背壓機大多是特殊訂制的，級數(shù)少，汽機廠要根據(jù)這個溫度確定設置幾級回熱。2.2主蒸汽焓值小于再熱蒸汽焓值；如唐山西郊THA工況，主蒸汽焓值為3396kJ/kg,而再熱蒸汽焓值為3595kJ/kg。參照水蒸汽特性表。2.3校核缸效率、汽輪發(fā)電機組發(fā)電熱耗率、發(fā)電功率、高低加的上下端差等；上表依據(jù)唐山新區(qū)THA工況，其中高、中壓缸效率與汽輪機技術協(xié)議相同，低壓缸效率與協(xié)議不同，可能由于低壓缸排汽處于濕蒸汽區(qū)，壓力與溫度不再是相互獨立的參數(shù)，引起焓值不確定；發(fā)電功率341.3與平衡圖不符合，原因不明，可與汽機廠進一步溝通；THA熱耗考核工況，發(fā)電熱耗率計算如下表：（計算供熱工況時：注意發(fā)電熱耗量，即分子中將供熱量扣除，因為好處歸電，公式認為發(fā)電方面不分攤供熱時所耗熱量，全部由供熱承擔，即Qgr/ηgl.ηgd為所有方法中分攤供熱熱耗量最多的。）加熱器端差：加熱器的端差一般指加熱器抽汽壓力下的飽和溫度與加熱器出口水溫之差值。端差增大說明加熱器傳熱不良或運行方式不合理。端差增大的主要原因有加熱器管子表面結垢、加熱器內(nèi)積聚了空氣、疏水水位過高淹沒了部分管子、抽汽壓力及抽汽量不穩(wěn)定、加熱器水側走旁路等。加熱器端差有上下端差的概念:加熱器上端差=汽側抽汽壓力對應的飽和溫度-水側出口溫度，下端差=汽側疏水溫度-水側進口水溫。2.4低壓缸最小冷卻流量；采暖使用熱電聯(lián)產(chǎn)，既可減少汽輪機冷端損失，提高機組功效率，又能改善環(huán)境減少污染。目前國內(nèi)大機組供熱大多采用冷凝式汽輪機，在低壓缸前抽汽供熱。然而，有些不足之處，在寒冬季節(jié)受到低壓缸最小冷卻流量的限制，抽汽量不能達到最大，而且此時低壓缸效率又是最低。NCB機組能解決此問題。它在非采暖期按冷凝式汽輪機的設計工況高效發(fā)電；采暖初期抽汽供熱量可以按需調(diào)整；采暖旺季可以把低壓缸切除或停止通汽，由高、中壓缸組成一臺背壓式汽輪機，最大限度的讓中壓排汽供熱。這不僅使機組達到最高效率，而且能讓循環(huán)水系統(tǒng)停運，達到最經(jīng)濟的運行方式。冬季最大采暖熱負荷工況。2.5給水泵汽輪機流量、焓差、缸效率、軸功率的計算。如下表所示，核算THA工況熱平衡圖，計算小機效率為81%，而實際招標的小機效率，如石家莊南郊，額定工況為82.3%，因此在投標時，可以優(yōu)化修正熱耗指標。2.6額定背壓與汽輪機設計水溫的關系；2.7300MW級汽輪機最大抽汽量探討。以唐山西郊最大采暖抽汽工況為例，抽汽量為600t/h。存在的不利因素如下：1）汽輪機進汽量為1132t/h，即VWO工況進汽量，VWO工況下，汽輪機不能長期連續(xù)運行；2）熱平衡圖制定時，給水泵、小汽機均未招標，待設備招標后，給水泵效率、機械效率、小汽機效率均影響小汽機進汽量47t/h，一般設計院給水泵選擇都保守，造成給水泵變工況運行，效率下降，最終影響小汽機用汽量增大，即正常汽源四抽至小汽機汽量增大；3）采暖季節(jié)，燃油伴熱~2t/h，暖風器加熱~20t/h，暖通采暖用汽~5t/h，這些汽源全部來自四抽至廠用汽；綜上所述，最大采暖抽汽工況低壓缸要滿足最小冷卻流量，后門堵死，前面有上述3條不利因素，因此最大采暖抽汽量會大大縮減。討論：國外某工程，為何降負荷時，背壓也降低？國內(nèi)一般都按額定壓力來執(zhí)行。根據(jù)了解，國內(nèi)工程在以前小機組時，循環(huán)水泵也很少采用雙速電機，是因為30萬供熱機組，冬季采暖抽汽時，凝汽量實在太小，不得已才考慮雙速電機。其他機組均采用定速循環(huán)水泵，通過開關泵的臺數(shù)，或者出口液控蝶閥（調(diào)節(jié)功能）來實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。如果調(diào)節(jié)能力跟不上，降負荷時，背壓降低是可以理解的，但是為何國內(nèi)大部分工程均保持額定背壓呢？到底哪個更合理？2.8背壓機的熱平衡圖

2.9背壓對熱耗的修正

討論：阻塞背壓一般來說，汽機背壓降低，相同發(fā)電量下汽機的進汽量就可減少，但這有個極限值，這個值就是汽輪機阻塞背壓，汽機背壓降低到比阻塞背壓還低后，降低背壓的結果是相同發(fā)電量下汽機的進汽量反而要增加。

阻塞背壓高的機組，在冬季水溫低時可能汽機背壓會低于汽輪機阻塞背壓，造成熱耗增加，這時可用減少循環(huán)水量等辦法來提高汽機背壓，因此阻塞背壓越低越好。思考題：1、定州二期中壓缸末級排汽壓力為1.2MPa，要實現(xiàn)采暖供熱改造，幾種方式？2、鹿華電廠低真空供熱，汽輪機原設計額定背壓是15kPa,阻塞背壓8kPa,夏季TRL工況背壓33kPa，汽輪機能夠安全連續(xù)運行的最高允許背壓為48kPa，報警背壓43kPa,跳機背壓65kPa.熱網(wǎng)回水溫度按53度考慮，經(jīng)過獨立水冷凝汽器以后，熱網(wǎng)回水再進入熱網(wǎng)加熱器加熱，熱網(wǎng)加熱器設計水溫為70/130度，那么在設計低真空供熱時，設計背壓應按多少比較合適？已知條件：15kPa對應54度；33KPa對應71度；48kPa對應80度；70度對應31kPa。D.機組熱經(jīng)濟指標1熱經(jīng)濟指標的定義1）管道效率；電廠全廠凈熱耗涉及到幾個效率：鍋爐效率、管道效率、汽機效率、廠用電率。傳統(tǒng)的管道效率反映無再熱系統(tǒng)時，主汽管道中的壓降、散熱損失和通過管徑的節(jié)流損失，并根據(jù)經(jīng)驗，一般去98%、99%?！洞笾行突鹆Πl(fā)電廠設計規(guī)范》第5.4.3，宜為99%。但是隨著蒸汽參數(shù)的提高，中間再熱系統(tǒng)的應用，管道損失也相應增大，當然管道損失包括主蒸汽、再熱蒸汽、給水管道損失，此外，鍋爐連續(xù)排污、廠用蒸汽損失、工質(zhì)泄露損失等。參考某文獻，這些合計約5%，這樣管道效率會降低到95%左右。這些在我們熱經(jīng)濟指標計算時應注意。2）鍋爐效率；應為保證效率。熱效率=100%-(q2+q3+q4+q5+q6)其中：q2——排煙損失；q3——氣體未完全燃燒熱損失；q4——機械未完全燃燒熱損失；q5——散熱損失；q6——灰渣物理熱損失；其中q2、q4最大。3）汽輪發(fā)電機發(fā)電熱耗率；發(fā)電方面熱耗量除以發(fā)電量。4）廠用電率；電氣提供。《大中型火力發(fā)電廠設計規(guī)范》第5.4.5，對主要高壓電動機可采用軸功率法進行計算。因此，建議在電負荷提資時，設計原則時，應與設總溝通好，是提TMCR工況軸功率、VWO工況軸功率、設備選型工況電機功率。到底按哪個提。5）發(fā)電標煤耗率；發(fā)電熱耗耗率除以標煤發(fā)熱量。6）供電標煤耗率；發(fā)電標煤耗率/(1-廠用電率)7）全廠熱效率；(0.0036P+Qa)/29.308Bax100%8）鍋爐利用小時；發(fā)電利用小時數(shù)對應各時段標煤量除以鍋爐BMCR工況下鍋爐燃煤量。不應為采暖期+非采暖期簡單相加。9）供熱標煤耗率；34.12/（鍋爐效率x管道效率）10）熱電比供熱量/發(fā)電量計算舉例E.主要輔機選型批次專業(yè)編號設備名稱單位數(shù)量安裝地點備注1號2號機組機組第一批汽機1汽機房行車臺11汽機房屋面下

2高壓加熱器臺33汽機房中間層和運轉層

3無頭除氧器臺11汽機房運轉層

4凝結水泵臺33汽機房凝泵坑內(nèi)

5汽動給水泵臺22汽機房運轉層

6給水泵汽輪機臺22汽機房運轉層

7熱網(wǎng)加熱器臺22汽機房運轉層

8汽輪機旁路裝置臺11汽機房中間層

第二批汽機1膠球清洗裝置套22汽機房循